RESPIRATOIRE (APPAREIL) Physiologie
Le mot respiration recouvre une grande diversité de situations différentes, de la respiration cellulaire à celle des végétaux et animaux, qui ont en commun de permettre la production d’énergie utilisable par les cellules grâce à des échanges gazeux avec l’espace extracellulaire. On considérera ici la situation des vertébrés aériens chez lesquels la respiration consiste en l’ensemble des mécanismes qui permettent de transporter du milieu ambiant jusqu’aux cellules une quantité adéquate d’ oxygène et de rejeter dans l’atmosphère le dioxyde de carbone produit par l’organisme. Ces mécanismes se décomposent en cinq mouvements :
– les échanges gazeux entre les poumons et l’air ambiant sont assurés par la ventilation pulmonaire, inspiration et expiration ;
– la diffusion des gaz au travers des alvéoles pulmonaires permet les échanges entre les poumons et le sang ;
– la circulation sanguine transporte l’oxygène aux différentes cellules de l’organisme ;
– au niveau de ces dernières, les gaz diffusent d’une part entre le liquide interstitiel qui les baigne et les vaisseaux capillaires et, d’autre part, entre le liquide interstitiel et l’intérieur des cellules où se déroulent les réactions métaboliques productrices du dioxyde de carbone ;
– le dioxyde de carbone suit un trajet inverse de celui de l’oxygène, ce qui aboutit à son rejet hors des poumons lors de l’expiration.
Les mécanismes respiratoires
La ventilation pulmonaire
La ventilation pulmonaire, c’est-à-dire la circulation des gaz dans les poumons, assure la prise d’oxygène dans l’atmosphère ambiante et le rejet de dioxyde de carbone (CO2).
Volumes pulmonaires
Les volumes liés aux mouvements respiratoires (inspiration, expiration) et ceux disponibles dans les poumons sont mesurés par spirométrie : le sujet inspire et expire au travers d’une canule reliée à un appareil (spirographe), où les inspirations s’inscrivent vers le haut et les expirations vers le bas, et qui enregistre les variations de volume.
Lors de chaque inspiration, un certain volume d’air entre dans les poumons. Lors de l’ expiration, un certain volume de gaz, appauvri en oxygène et enrichi en CO2, est rejeté. Ce volume, inspiré ou expiré à chaque cycle ventilatoire, est appelé « volume courant » (Vt, avec t pour tide, « marée » en anglais). Ce dernier étant mobilisé f fois par minute (f : fréquence respiratoire), on peut calculer le débit ventilatoire (V̇e), défini comme le nombre de litres de gaz expirés (Ve) par minute.
Dans les conditions de repos, le volume courant représente une petite fraction du volume de gaz contenu dans les poumons. Lorsque le sujet respire calmement au travers d’un spirographe, on enregistre une série de volumes courants de repos. Si on demande au sujet d’effectuer une inspiration forcée, un volume, dépassant le volume courant, s’enregistre : c’est le volume de réserve inspiratoire (Vri). Si on demande une expiration maximale, on enregistre de manière analogue un volume de réserve expiratoire(Vre). Lorsque les besoins ventilatoires augmentent, le volume courant s’accroît aux dépens des volumes de réserve expiratoire et surtout inspiratoire. Au terme d’une expiration maximale, un certain volume de gaz impossible à expirer reste dans les poumons : c’est le volume résiduel (Vr) que l’on mesure de manière indirecte en introduisant dans le spiromètre un volume d’un gaz inerte comme l’hélium, non toxique et peu diffusible à l’intérieur de l’organisme, et en mesurant sa concentration après une dizaine de minutes de respiration normale et équilibration. Les volumes pulmonaires où l’hélium a diffusé sont le volume résiduel et le volume de réserve expiratoire, qu’il est en revanche aisé de mesurer directement. Le volume résiduel est ainsi déterminé par différence.
Les différents volumes pulmonaires peuvent[...]
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Écrit par
- Roland LEFRANÇOIS : ancien professeur à la faculté de médecine de Rouen, ancien chef de laboratoire de physiologie et d'exploration fonctionnelle à l'hôpital de l'Hôtel-Dieu, Rouen
- Encyclopædia Universalis : services rédactionnels de l'Encyclopædia Universalis
Classification
Médias
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Jose Calvo/ Science Photo Library
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